Mónica Vásquez
Colaboradora
Oculta bajo un edificio de concreto y custodiada por las altas hojas de una puerta de metal, en el bloque 21 de la Universidad EAFIT reposa una ‘máquina del tiempo’ capaz de lograr que 18 años pasen en tan solo un mes.
Se trata del Laboratorio de ensayo de productos, inaugurado el 21 de septiembre de 2015 con la prueba de fatiga del componente principal de la estructura de los trenes de primera generación del Metro de Medellín: la traviesa del pivote, una pieza esencial para garantizar la seguridad de los ciudadanos que usan este medio de transporte masivo.
Día a día la integridad de las cerca de 2.400 personas que pueden ser transportadas, a 80 kilómetros por hora en las dos unidades que conforman un tren del Metro, depende en gran medida de que permanezcan unidos la carrocería y el sistema de potencia y rodaje del vagón que arrastra a los demás.
Esto se logra a través de las traviesas, es decir, unas vigas en las que, explica el ingeniero mecánico Alberto Rodríguez García, decano de la Escuela de Ingeniería de EAFIT, “las ruedas, el motor y un pivote jalan el conjunto del tren, así como la carga y los pasajeros”.
El problema, señala el decano, es que dichas piezas fueron diseñadas según estándares de calidad de los años 80, los que se quedarían cortos con base en los estándares actuales, y el aluminio, material con el que fueron construidas, presenta curvas de fatiga finitas, es decir, tienen una vida útil limitada.
Por eso, y con el fin de contar con opciones más económicas al remplazar por completo los trenes, la empresa Metro y la Universidad emprendieron la aventura de repotenciar estas piezas desde el punto de vista estructural y tecnológico, y así alargar la vida útil, por otros 18 años, de los 42 trenes de construcción alemana que empezaron a funcionar en el valle de Aburrá hace un par de décadas. (Ver recuadro: ‘EAFIT y el Metro repotencian los trenes’) Uno de los retos destacados por parte del Grupo de Estudios en Mantenimiento Industrial (Gemi) fue ingeniar un procedimiento para someter dichos componentes, en tan solo un mes, a las exigencias de 18 años de ir y venir por las vías férreas, enfrentando, además, otra serie de elementos internos y externos.
A través de la Escuela de Ingeniería, EAFIT inauguró oficialmente su Laboratorio de ensayo de productos.
De esta manera, los ingenieros de EAFIT y del Metro, con el apoyo de expertos de Suiza –país reconocido por su tradición en materia de producción ferroviaria–, probaron en el Laboratorio de ensayo de productos que las traviesas cumplen con su deber y que el rediseño de las mismas fue el adecuado con base en los estándares mundiales.
Presente sin precedentes
La génesis del Laboratorio se remonta a la década del 80 cuando se constituye el programa de Ingeniería de Producción y, como parte de un proceso de cooperación internacional, se fija la construcción de un laboratorio de ensayo de productos.
La idea comienza a materializarse en 2014 cuando cuatro departamentos de la Escuela de Ingeniería (Producción, Civil, Mecánica y Diseño de Producto) deciden que las inversiones regulares del año, en relación con el Centro de Laboratorios, se enfocaran en hacer realidad este sueño. La coordinación general del proyecto la hizo su director Roberto Hernández Espinal.
De esta manera, hoy EAFIT cuenta con este espacio que permite practicar pruebas mecánicas en grandes elementos estructurales y su entrada en operación no pudo ser más significativa: el análisis de uno de los elementos estructurales principales de los trenes del sistema de transporte masivo de una ciudad que atraviesa un momento coyuntural en materia de movilidad con la integración del tranvía al sistema Metro.
El primer procedimiento adelantado en este espacio fue el ensayo de fatiga del componente principal del tren de primera generación del Metro de Medellín.
“El que la ingeniería colombiana sea capaz de hacer un ensayo de este tipo es un logro y un reto, pues aunque hay sistemas de este estilo en Colombia, estos son muy enfocados en materiales, no en productos, y no son comparables con los ensayos que estamos haciendo y los proyectos de ciudad que estamos beneficiando”, afirma el decano de Ingeniería.
Rodríguez asegura que ningún programa de Ingeniería se puede concebir, “en una ciudad innovadora y creadora”, sin asignaturas que impliquen el ensayo de productos, pues no es conveniente que una sociedad saque a producción componentes cuyas prestaciones o riesgos no se han analizado.
Por eso, y teniendo en cuenta las características de la pieza del tren a analizar, a la inversión de 300.000 dólares que significó la adquisición de dos actuadores capaces de suministrar 1.000 kilonewtons (equivalentes a 100 toneladas) cada uno, y de otros tres con capacidad de aportar 100 kilonewtons (15 toneladas), se sumó el diseño, desarrollo e implementación de un marco de reacción acondicionado para sujetar y mover la pieza a analizar, y que puede ser desmontado y reensamblado según las dimensiones de futuros componentes.
El proceso para escoger los actuadores estuvo a cargo del ingeniero Jaime Bermúdez Ángel con la selección, y la adquisición la hizo la Dirección Administrativa y Financiera de la Universidad.
En cuanto al marco, su diseñador Jaime Leonardo Barbosa Pérez, profesor del Departamento de Ingeniería Mecánica de EAFIT, lo describe como “un conjunto de cuatro columnas de casi seis metros de altura y una viga principal en la que se conectan los dos actuadores grandes.
Tiene travesaños que permiten subir y bajar la viga principal sobre las columnas, lo que genera un espacio adecuado para poner diferentes componentes estructurales a probar en el sistema. En el caso del tren, la carrocería se conecta en la parte intermedia del marco y los actuadores hacen la carga sobre los diferentes puntos que exige la norma”.
Actualmente, ya se hacen las pruebas de fatiga y dos de los componentes analizados se instalaron en un tren cuyo vagón se alista para hacer pruebas de campo, después de las que, y tras la validación de protocolos, la pieza se podría sacar a línea comercial.
Futuro prometedor
Uno de los beneficios inmediatos de esta máquina es para las finanzas de Medellín, en caso de que los resultados del ensayo sean satisfactorios y el Metro de Medellín decida repotenciar las 168 traviesas de los 42 trenes, afirma el decano Alberto Rodríguez.
Este equipamiento es el único en Colombia que permite practicar pruebas mecánicas en grandes elementos estructurales.
Por su parte, el profesor Barbosa va más allá y enumera las ventajas que nacen para la Universidad en el mediano y largo plazo: “el beneficio para la academia es muy grande porque la investigación va a crecer mucho, ya que podemos probar diferentes tipos de elementos estructurales (carrocerías, vigas, mesas, entre otros.).
Además, la industria se evita mandar las pruebas al exterior y las puede contratar con nosotros, evitando grandes sobrecostos por traslados de tecnología”.
Primeros pasos
Entidades como la Asociación Nacional de Industriales Carroceros (Asonicar) han mostrado interés en utilizar el Laboratorio de ensayo de productos.
De otro lado, la Resolución 3753, del 6 de octubre de 2015 expedida por el Ministerio de Transporte, emitió el Reglamento Técnico para vehículos de servicio público de pasajeros y dictó las disposiciones para que solo los vehículos que cumplan con los requisitos técnicos, basados en estándares internacionales para la seguridad de los usuarios y del medio ambiente, puedan prestar el servicio público de transporte.
La medida señala que los productores nacionales y los importadores de carrocerías deberán obtener el correspondiente certificado de conformidad, el que será válido en Colombia si es expedido por un organismo de certificación acreditado, lo que abre para EAFIT una gran oportunidad de poner el laboratorio al servicio del sector industrial del país.
EAFIT y el Metro repotencian los trenes
El proyecto Repotenciación (Refurbishing) de coches de vehículos ferroviarios se remonta a 2012 cuando, a partir de una de las convocatorias de desarrollo tecnológico de Colciencias, el Grupo de Estudios en Mantenimiento Industrial (Gemi) de EAFIT y el Metro de Medellín presentaron dicha propuesta que fue aprobada para ejecutar hasta 2016.
La iniciativa comenzó en el primer semestre de 2013. Para las actividades de la investigación adquirieron los actuadores de tecnología estadounidense, que permitieron adelantar la prueba de fatiga del componente principal estructural de la carrocería en el Laboratorio de ensayo de productos, reproduciendo las condiciones de operación del tren, explica Leonel Francisco Castañeda Heredia, director del Gemi.
En el desarrollo del proyecto, los investigadores se enfocaron en el principal componente de la carrocería del tren, la traviesa, y debieron conocer toda la información técnica del vehículo para la concepción de un nuevo componente estructural con mejores prestaciones que el diseño anterior. El componente fue producido y certificado en Suiza.